RNA結構功能域的識別和提取

《RNA結構功能域的識別和提取》是依託同濟大學，由沈瑩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：RNA結構功能域的識別和提取
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沈瑩
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

RNA結構功能域在RNA/蛋白質的結合和RNA三級結構的穩定中起到重要作用。對RNA結構功能域的研究可以幫助人們探索RNA的未知功能和預測RNA的空間結構。RNA結構功能域識別的目的在於搜尋更多已知的RNA結構功能域，RNA結構功能域提取的目的在於找出未知的RNA結構功能域。目前這一領域在算法的準確度和實驗結果分析方面都還處於起步階段。鑒於此，在本項目中我們將致力於提出高性能的算法用於識別和提取RNA結構功能域。擬提出的新方法將建立在對生物分子結構性質的分析和普魯克分析的基礎上。我們將嘗試把普魯克分析套用於RNA分子結構的相似性度量上，提高算法的準確度。另外我們會進一步分析實驗結果，找出新的RNA結構功能域，並創建一個相對完整的RNA結構功能域資料庫。本項目的預期成果將在理論和套用兩方面促進RNA結構功能域識別和提取的發展。

結題摘要

RNA結構功能域是RNA三級結構中非常重要的部分，它們幫助RNA在各種生命過程中行使正常的功能。通過分析RNA分子中包含的結構功能域的種類和個數，我們可以了解該RNA可能具有的功能。但是鑒於很多RNA分子結構非常複雜，手動識別RNA結構功能域的方法非常低效和不準確。因此如何從給定的RNA分子中快速識別所有的結構功能域成為一個亟需解決的問題。另外已發現的RNA結構功能域種類非常有限，還有很多潛在的結構功能域等待人們發現，因此我們希望能設計出一種算法能夠自動地從RNA分子中識別出重要的結構片段，加深人們對RNA結構功能域的理解。 本項目旨在研究RNA結構功能域的結構性質，設計能夠根據已知種類自動識別RNA結構功能域的算法，以及設計一種自動提取未知RNA結構功能域的算法。我們在結構相似性計算、RNA結構功能域的識別和提取、稀疏表示與字典學習的理論套用等方面取得了豐碩的成果。一些代表性成果簡述如下。我們對RNA三級結構進行建模，利用稀疏表示理論工具提出LS-RSMR算法進行RNA結構功能域的提取（RNA’13）。基於LS-RSMR算法我們提出了一種提取未知種類RNA結構功能域的算法，並且成功找到了三種新型的RNA結構功能域（ICIC’15）。我們發現已知及後來新發現的RNA結構功能域在結構上都非常保守，在RNA分子中起著重要作用。我們還將LS-RSMR算法推廣到蛋白質的RNA結合位點預測中，成功預測出了大部分RNA結合位點（BMC Bioinformatics’15）。除此之外我們還嘗試了稀疏表示在其他領域的套用：我們研究了自然場景統計模型特徵對於圖像質量的刻畫能力，並提出了基於自然場景統計模型理論的無參考圖像質量評價方法IL-NIQE（IEEE TIP'15）。我們還研究了稀疏表示在三維人臉分類問題中的套用，並提出了基於多特徵點描述子和多任務稀疏表示分類的三維人臉分類方法3DMKDSRC（Plos One'14）； 研究成果推動了RNA結構功能域分析領域的發展，也拓展了機器學習理論工具在該領域的套用，具有較好的科學理論價值和工程套用價值。